Question

【題目】氮及其化合物是科學家們一直在探究的問題，它們在工農業生產和生命活動中起著重要的作用。回答下列問題。

I.NOx和SO2在空氣中存在下列平衡：

2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H=﹣113.0kJmol﹣1

2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1

SO2通常在二氧化氮的存在下，進一步被氧化，生成SO3．

（1）寫出NO2和SO2反應的熱化學方程式為_________．

（2）隨溫度升高，該反應化學平衡常數變化趨勢是_____．

II.（1）目前，應用NH3的催化還原法來進行煙氣氮氧化物脫除，化學反應可表示為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) △H＜0，該反應中，反應物總能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物總能量。

（2）已知4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1800 kJ·mol-1，將2 mol NH3、3 mol NO的混合氣體分別置于a、b、c三個10 L恒容密閉容器中，使反應在不同條件下進行，反應過程中c(N2)隨時間的變化如圖所示。

①與容器a中的反應相比，容器b中的反應改變的實驗條件可能是_______，判斷的依據是___________________。

②一定溫度下，下列能說明反應已達到平衡狀態的是____

A．H2O(g)與NO的生成速率相等 B．混合氣體的密度保持不變

C．ΔH保持不變 D．容器的總壓強保持不變

（3）用NH3和Cl2反應可以制備具有強氧化性的三氯胺（三氯胺在中性、酸性環境中會發生強烈水解，生成具有強殺菌作用的物質），方程式為3Cl2(g)+NH3(g)NCl3(l)+3HCl(g)，向容積均為1L的甲、乙兩個恒溫（反應溫度分別為400℃、T℃）容器中分別加入2molCl2和2molNH3，測得各容器中n(Cl2)隨反應時間t的變化情況如下表所示：

t /min	0	40	80	120	160
n(Cl2)(甲容器)/mol	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
n(Cl2)(乙容器)/mol	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

①T℃__________400℃（填“>”或“<”）。

②該反應的ΔH__________0（填“>”或“<”）。

③該反應自發進行的條件是__________（填高溫、低溫、任何溫度）。

④對該反應，下列說法正確的是_________（填選項字母）。

A.若容器內氣體密度不變，則表明反應達到平衡狀態

B.若容器內Cl2和NH3物質的量之比為3∶1，則表明反應達到平衡狀態

C.反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中按 繼續充入一定量反應物，達新平衡后Cl2的轉化率增大

D.反應達到平衡后，其他條件不變，加入一定量的NC13，平衡將向逆反應方向移動

Answer 1

【答案】NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）△H=﹣41.8 kJmol﹣1 減小 ＞ 升高溫度 容器b中反應達到平衡所需時間比容器a短，且平衡時c(N2)也比容器a小，平衡逆向移動 AD > < 低溫 AC

【解析】

I.（１）根據蓋斯定律書寫正確的熱化學方程式；

（2）根據熱化學方程式可知反應放熱，升高溫度，K值減小；

II.（1）放熱反應：反應物的總能量大于生成物的總能量，吸熱反應：反應物的總能量小于生成物的總能量；

（2）①由“先拐先平衡，數據大”進行判斷；

②根據化學平衡的概念進行分析判斷，當反應達到平衡狀態時，正反應速率等于逆反應速率，且反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度保持恒定；

（3）①溫度越高，反應速率越快，平衡向吸熱方向移動，據此判斷；

②溫度升高，達到平衡時，氯氣的物質的量增加，說明平衡逆向移動，由此分析；

③反應能自發進行，ΔG=ΔH-TΔS<0，由此判斷；

④根據化學平衡的概念進行分析判斷；

I.（1）①2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H=﹣113.0kJmol﹣1

②2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H=﹣196.6kJmol﹣1

②-①得NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）△H=﹣41.8 kJmol﹣1；

（2）該反應為放熱反應，溫度升高，平衡常數K減小；

II.（1）該反應為放熱反應，反應物的總能量大于生成物的總能量；

（2）①與容器a中的反應相比，b達到平衡所需的時間縮短，氮氣的濃度降低，說明平衡逆向移動，升高溫度反應速率加快，平衡逆向移動，故容器b中的反應改變的實驗條件可能是升高溫度；

②A．生成H2O(g)為正向反應， 生成NO(g)為逆向反應，H2O(g)與NO的生成速率相等即v(正)=v(逆)，反應達到平衡狀態，A項正確；

B．根據質量守恒有混合氣體的總質量不變，體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能證明反應達到平衡狀態，B項錯誤；

C．反應熱與平衡狀態無關，C項錯誤；

D．該反應為非等體積反應，容器的總壓強保持不變，說明反應達到了平衡狀態，D項正確；

答案選AD；

（3）①溫度越高，反應速率越快，T℃時的速率大于400℃時的反應速率，因此T℃>400℃

②溫度升高，達到平衡時，氯氣的物質的量增加，說明平衡逆向移動，即正向為放熱反應，ΔH<0；

③該反應能自發進行，ΔG=ΔH-TΔS<0，由方程式知ΔS<0，又ΔH<0，那么當反應在低溫下進行時，可以自發進行；

④A.該反應由氣體生成了液體，反應前后氣體的質量發生變化，容器體積不變，若氣體的密度不變，證明反應達到了平衡狀態，A項正確；

B.起始時容器中分別加入2molCl2和2molNH3，現容器內Cl2和NH3物質的量之比為3∶1，不能證明濃度不變，不能證明反應達到了平衡狀態，B項錯誤；

C. 反應達到平衡后，其他條件不變，在原容器中按，相當于增大了壓強，平衡正向移動，Cl2的轉化率增大，C項正確；

D.NCl3為液態，增加它的量對平衡的移動沒有影響，D項錯誤；

答案選AC。